DE1816377A1 - Method and device for decomposing sodium silicic fluoride into silicon tetrafluoride and sodium fluoride - Google Patents
Method and device for decomposing sodium silicic fluoride into silicon tetrafluoride and sodium fluorideInfo
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Description
Π «λΠ «λ
181^377181 ^ 377
46 45346 453
Hamnga^an 2^,-])fyriä&haant: SchwedeijHamnga ^ an 2 ^, - ]) fyriä & haan t : Schwedeij
Verfahren und Vorrichtung zum Zerlegen vonfffetr,iuinkieselfluorid in SiliziumtetrafluorW'und JJatriumflubi*idMethod and apparatus for decomposing ff FETR, iuinkieselfluorid in SiliziumtetrafluorW'und JJatriumflubi id *
Sit :©M--;Ver#alatr;en zum Zerlefeää^on Sit : © M -; Ver # alatr ; en zum Zerlefeää ^ on
tr iumb if luorid und Natriumkieselfluorid in Wasserstoffisn .-!3ΐ .-jü .msfD-.iq.-''.! ,iu'mU Για«·! λ as :A .ψίί-ηΐΐ t83iteJi :·?ς^ίΐΏί νtr iumb if luorid and sodium silicofluoride in hydrogen -! 3ΐ. -jü .msfD-.iq.- ''.! , iu'mU Για «·! λ as : A .ψίί-ηΐΐ t 83iteJi: ·? ς ^ ίΐΏί ν
fluorid,-«SaC|fl&dÄWtr!a^^Äd-"u^ifatriumfluorid. Insbesondere betrifft dier^rfΐη(|μη^4erin,Ver|ahrre|?.·jum^perlegens von Natriumbifluorid und Natriumkieselfluorid_mit_einem__fluoride, - «SaC | fl & dÄWtr ! a ^^ Äd- "u ^ i sodium fluoride. In particular, the r ^ rfΐη (| μη ^ 4 e r in, Ver | ahr r e |?. · jum ^ perlegens of sodium bifluoride and sodium silicofluoride_with_einem__
vwtf&h&g&ß- als et- vwtf & h & g & ß- as et-
wa 1 mm in einem turbulenten Strom eines inerten Gases un ter erhöhter Temperatur, bei der Natriumbifluorid und Na-■triumkieselfluorid zerlegt werden. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens .wa 1 mm in a turbulent flow of an inert gas at an elevated temperature, in the case of sodium bifluoride and sodium silicofluoride be disassembled. The invention also relates to a device for performing this method .
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Die USA-PatentBohrift 2 819 151 beschreibt ein Verfahren für die Reaktion von Siliziumfluoriden wie Siliziumtetraflüorid in der Dampfphase mit Sauerstoff und einem brennbaren Gas, wobei Siliziumdioxyd und Wasserstofffluorid gebildet werden. Dieses Verfahren ist insbesondere zum Herstellen von Siliziumdioxyd in Form amorpher feiner Partikel mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von etwa 5 bis etwa 50 /t< geeignet.U.S. Patent Bohrift 2,819,151 describes a method for the reaction of silicon fluorides such as silicon tetrafluoride in the vapor phase with oxygen and a combustible one Gas, whereby silicon dioxide and hydrogen fluoride are formed. This method is particularly for manufacturing of silicon dioxide in the form of amorphous fine particles with an average diameter in the range of about 5 up to about 50 / t <suitable.
Bei dem Kreisvorgang kann man Wasserstofffluorid und SiIiziumtetrafluorid, die sich in den bei der Verbrennung entstehenden Abscheidungen befinden, dadurch rückgewinnen, daß man sie in Wasser oder auf festem Natriumfluorid absorbier^ wobei sich ein komplexes Natriumbisulforid oder Natrium-During the cycle one can use hydrogen fluoride and silicon tetrafluoride, that are located in the deposits formed during the combustion, thereby recovering that they are absorbed in water or on solid sodium fluoride where a complex sodium bisulforide or sodium
kieselfluorid bildet. Das Natriumbisulforid und das Natriumkieselfluorid können dann erhitzt werden, um sie zu zer-Silica fluoride forms. The sodium bisulforide and the sodium silicate fluoride can then be heated to
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legen, wobei Wasserstofffluorid, Siliziumtetrafluorid und Natriumfluorid entsteht. Alle diese Stoffe können fürr einen weiteren HeaktionsVorgang zurückgeführt und verwendet werden. Es findet das folgende He akt ions schema stattJ..place, whereby hydrogen fluoride, silicon tetrafluoride and sodium fluoride are formed. All of these materials can be returned another HeaktionsVorgang and used for r. The following heating scheme takes place:
Stufe Ii (T) 4EE1 + SiO2 -* Si^ ¥+ -2H^O''l -I: I~;: Stufe Hi (2) SiF4 + 2H2O -4 SiO2I + 4HF Stufe Uli (3) HF + NaF -> NaHF2 Level Ii (T) 4EE 1 + SiO 2 - * Si ^ ¥ + -2H ^ O '' l -I: I ~ ;: Level Hi (2) SiF 4 + 2H 2 O -4 SiO 2 I + 4HF Level Uli (3) HF + NaF -> NaHF 2
(4) SiF4 + 2NaF -± Na3SiFg ' Stufe IVi (5) NaHF2^HFf + NaF - * - (6) Na2SiF6 ^, SiF4 f + 2NaF(4) SiF 4 + 2NaF - ± Na 3 SiFg 'Level IVi (5) NaHF 2 ^ HFf + NaF - * - (6) Na 2 SiF 6 ^, SiF 4 f + 2NaF
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Mil Gemisch aus Natriumkieselfluorid und latriumbif luorid kaön man, nacheinander zerlegen, so daß die Gase getrennt voneinander derart entstehen, daß ihre Materialien getrennt voneinander rückgewonnen werden können. Wenn man das Gemisch auf etwa 350° G erhitzt, wird nur das Hatriumbifluorid. zerlegt, wobei Ifatriumf luorid und Wasserstofffluorid entsteht, die entweichen und durch Kondensation rückgewqnr nen werden können, Hatriumkieselfluorid wird in einem !Temperaturbereich von 55Ö bis 750° 0 zerlegt, wobei Siliziumtetrafluorid freigesetzt wird, das man für erneute Verwendiing in den Kreislauf zurückführen kann·A mixture of sodium silicic fluoride and sodium bifluoride can be separated one after the other, so that the gases arise separately from one another in such a way that their materials can be recovered separately from one another. When the mixture is heated to about 350 ° G, only the sodium bifluoride becomes. broken down, where Ifatriumf tetrafluoride and hydrogen fluoride is produced that escape and rückgewqn by condensation r can be nen, Hatriumkieselfluorid is broken down into one! temperature range of 55Ö to 750 ° 0, where silicon tetrafluoride is released, which can be traced back for re Verwendiing in the cycle ·
Die USA-Patentschrift 3 087 787 beschreibt die Anwendung des Verfahrens aus der USA-Patentschrift 2 819 151 auf die Herstellung von Wasserstofffluorid aus billigen und leicht erhältlichen Rohmaterialien, die Fluor und Silizium enthalten. Bei diesem Verfahren wird feinkörniges Siliziumdioxyd als nützliches Hebenprodukt gewonnen. Das Verfahren kann auch als Kreisprozeß durchgeführt werden, wobei evtl. das gesamte fm Eohmaterial befindliche Fluor in Form von Wasserstof ffluorid rückgewonnen wird. Dabei finden die folgenden Reaktionen statt:U.S. Patent 3,087,787 describes the application of the method from US Pat. No. 2,819,151 to the Manufacture of hydrogen fluoride from cheap and easy available raw materials containing fluorine and silicon. In this process, fine-grained silicon dioxide is produced gained as a useful lifting product. The process can also be carried out as a cycle process, where possible all of the fluorine in the raw material is recovered in the form of hydrogen fluoride. The the following reactions take place:
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Stufe If (1) H2SO4 + OaP2 Stage If (1) H 2 SO 4 + OaP 2
(2) 4HP + SiO2 (2) 4HP + SiO 2
Stufe IIί (3) SiP4 + 2H2OStage IIί (3) SiP 4 + 2H 2 O
Stufe Uli (4) HP + NaP -*Level Uli (4) HP + NaP - *
(5) SiP4 + 2NaP(5) SiP 4 + 2NaP
Stufe IV/ (6) NaHP2 £„ HPStage IV / (6) NaHP 2 £ “HP
(7) Na2SiP6 (7) Na 2 SiP 6
+ NaP f + 2NaP " + NaP f + 2NaP "
Bei diesem Verfahren erhält man ebenfalls ein Gemisch aus Natriumkieselfluorid und Natriumbifluorid, welches nacheinander bzw. stufenweise zerlegt wird, wobei getrennt voneinander Wasserstofffluorid und Siliziumtetrafluorid derart entstehen, daß sie getrennt voneinander rückgewonnen werden können.In this process, a mixture of sodium silicate fluoride and sodium bifluoride is also obtained, one after the other or is dismantled in stages, hydrogen fluoride and silicon tetrafluoride being separated from one another arise in such a way that they can be recovered separately from one another.
Das Zerlegen von Natriumbifluorid und Natriumkieselfluorid • ist bei diesen Kreisprozessen nicht einfach in wirksamer und wirtschaftlicher Weise durchzuführen. Bei Laborversuchen lassen sich die chemischen Reaktionen leicht durchführen. In großen chemischen Anlagen, d. h. bei der großtechnischen Anwendung dieser Kreisprozesse ergeben sich ernste Korrosionsprobleme, und außerdem entstehen schwierige Probleme aus der !Datsache, daß Natriumfluorid eine starke Neigung zeigt, die Wärmeübergangsflächen zu verkleben. The decomposition of sodium bifluoride and sodium silicate fluoride • is not simply more effective in these circular processes and to be carried out economically. The chemical reactions can easily be carried out in laboratory tests. In large chemical plants, i. H. in the large-scale application of these circular processes result serious corrosion problems, and also difficult problems arise from the fact that sodium fluoride is a shows a strong tendency to stick together the heat transfer surfaces.
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Zerlegen von Natriumkieselfluorid 'beschrieben, gemäß dem ein aus körnigem Natriumkieselfluorid bestehendes Bett auf eine Temperatur unter dem Schmelzpunkt dieses Materiales erhitzt wird. Es ist unter den "beschriebenen Bedingungen aber sehr schwierig, eine vollständige Zerlegung der Batriumkieselfluoridpartikel zu gewährleisten. Auch ist es schwierig, die Partikel im gesamten Bett gleichförmig zu erhitzen und ein Zerlegen des Hatriumkieselfluorids zu verhindern, bis das gesamte Natriumbifluorid zerlegt ist.Disassembly of Sodium Silica 'described, according to the a bed made of granular sodium silicate fluoride heated to a temperature below the melting point of that material. It is under the conditions described " but very difficult to completely decompose the particles of sodium silicate fluoride to ensure. It is also difficult to make the particles uniform throughout the bed heat and prevent decomposition of the sodium silicofluoride, until all of the sodium bifluoride is broken down.
Zur Überwindung der geschilderten Hachteile und um das genannte Verfahren auch für die großtechnische Anwendung brauchbar zu machen, wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Zerlegen von Natriumbifluorid und/oder ITatriumkieselfluorid in WasserstOfffluorid, Siliziumtetrafluorid und Natriumfluorid vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Partikel aus Natriumbifluorid und/oder Natriumkieselfluorid mit einem durchschnittlichen Durchmesser von ?/eniger als etwa 1 mm in einen turbulenten Gasstrom mit einer Eeynolds-Zahl im Bereich von etwa 10 bis etwa 10 eingegeben und auf eine Temperatur erhitzt werden, bei der Fatriumiluorid und/oder ÜFatriumkieselfluorid zerlegt werden, und zwar-falls erwünscht-naoheinander, woraufhin dieTo overcome the described Hachteile and to the mentioned To make the method useful for large-scale industrial use becomes a method according to the invention for the decomposition of sodium bifluoride and / or ITodium silica fluoride in hydrogen fluoride, silicon tetrafluoride and Sodium fluoride proposed that characterized is that particles of sodium bifluoride and / or sodium silicate fluoride with an average diameter of? / less than about 1 mm in a turbulent gas flow with an Eeynolds number in the range from about 10 to about 10 entered and heated to a temperature at which sodium silicate fluoride and / or sodium silicate fluoride are broken down, and that-if desired-close to each other, whereupon the
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dabei entstehenden Stoffe, nämlich Nairiumfluorid, Wasserstofffluorid und Siliziumtetrafluorid voneinander getrennt werden.resulting substances, namely nairium fluoride, hydrogen fluoride and silicon tetrafluoride are separated from each other.
Daa erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren iat zum getrennten Zerlegen von Natriumbifluorid und Natr-iumkieselflu orid und auch zum getrennten Zerlegen von Gemischen dieser Stoffe geeignet. Die Gemische können so behandelt werden, daß zunächst das Hatriumbifluorid und dann das Natriumkieself luorid zerlegt werden, wodurch es möglich wird, Wasserstoff fluorid und Natriumtetrafluorid aus den zerlegten Produkten abzuscheiden, um am Ende der Zerlegung des Hatriumkieselfluorids das gesamte Hatriumfluorid zurückzugewinnen. Dies erreicht man durch Steuerung der Zerlegungstemperatur. Since the method proposed according to the invention is used to separate Decomposition of Sodium Bifluoride and Sodium Silica orid and also suitable for the separate dismantling of mixtures of these substances. The mixtures can be treated so that first the sodium bifluoride and then the sodium silicate luoride are decomposed, making it possible to hydrogen fluoride and sodium tetrafluoride from the decomposed Separate products in order to recover all the sodium fluoride at the end of the decomposition of the sodium silicofluoride. This is achieved by controlling the decomposition temperature.
Natriumbifluorid wird bei einer Temperatur im Bereich von etwa 250 bis etwa 500° ö zerlegt, während Katriumkieselfluorid bei einer Temperatur im Bereich von etwa 550 bis etwa 750° 0 zerlegt wird. Deshalb wird durch Anwendung von Temperaturen unterhalb 550° C sichergestellt, daß das Matriumkieselfluorid nicht zerlegt wird, hingegen das Kfatriumbifluorid. .Sodium bifluoride is used at a temperature in the range of about 250 to about 500 ° ö decomposed, while sodium silicate fluoride is decomposed at a temperature in the range of about 550 to about 750 ° 0. Therefore, using Temperatures below 550 ° C ensured that the sodium silicate fluoride is not decomposed, however, the sodium bifluoride. .
Es ist wichtig, daß das Hatriumkieselfluorld auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der es schmilzt oder seineIt is important that the sodium silicate fluid is at a temperature is heated at which it melts or its
Partikel erweichen. Ein eutektisches Gemisch aus Natriumkieeelfluorid und Natriumfluoriä schmilzt bei einer !Eemperatur von etwa 750° O oder einer etwas darüberliegenden Semperatur, so daß dementsprechend die Arbeitstemperatur unter dieser Erweichungstemperatur, d, h. unter 750 C gehalten werden muß. Die genaue Erweichungstemperatur hängt von &sr Zusammensetzung des Gemisches ab, d. h. von dem Verhältnis zwischen Natriumkieseifluorid und ITatriumfluorid im Gemisch.Soften particles. A eutectic mixture of sodium fluoride and sodium fluoride melts at a temperature of about 750 ° O or slightly higher Temperature, so that accordingly the working temperature below this softening temperature, i.e. below 750 C must be kept. The exact softening temperature depends on & sr composition of the mixture, i.e. H. from the ratio between sodium silica fluoride and ITodium fluoride in the mixture.
Gemäß der Erfindung wird außerdem eine Vorrichtung zum Zerlegen fester komplexer Fluoride wie Natriumkieselfluorid und Katriumbifluorid entweder unabhängig voneinander oder in einem Gemisch, vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie Vorkehrungen zum Eingeben von Partikeln der komplexen Fluoride mit einem durchschnittlichen Durohmesser «unter etwa 1 mm in einen Strom aus inertem Gas, Vorkehrungen zum Einleiten dieses Gases mit einer Reynolds-Zahl im Bereich von etwa 10* bis etwa 10 , Vorkehrungen zum Erhitzen der in den Gasstrom eingegebenen Partikel auf eine !Temperatur, bei der sie sich zerlegen, und Vorkehrungen zum Abscheiden des festen Natriumfluorid-Endproduktes von dem inerten Gas und von allen gasförmigtn Zerlegungsprodukten einschließlieh Wasserstofffluorid und Silisiumtetrafluorid aufweist. Es ist wünschenswert, daß die leitung oder das Rohr der Vorrichtung, in welcher die Zerlegung stattfindet, einen Durchmesser von wenigstensAccording to the invention there is also a device for dismantling solid complex fluorides such as sodium silicate fluoride and sodium bifluoride either independently or in a mixture, proposed that is characterized is that they have provisions for entering particles of the complex fluoride with an average durometer «Under about 1 mm in a stream of inert gas, Precautions for introducing this gas with a Reynolds number in the range of about 10 * to about 10, precautions for heating the particles introduced into the gas flow to a temperature at which they decompose, and Precautions for separating the solid sodium fluoride end product of the inert gas and of all gaseous decomposition products including hydrogen fluoride and Has silicon tetrafluoride. It is desirable that the conduit or tube of the device in which the disassembly takes place has a diameter of at least
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etwa 40 mm aufweist, um ein Verstopfen der Leitungen oder Rohre mit Feststoffen während der Zerlegungsreaktion zu verhindern.about 40 mm to prevent clogging of the lines or Prevent pipes with solids during the decomposition reaction.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dient die nachfolgende Pigurenbeschreibung und die Zeichnungen, und zwar zeigtThe following is used to further explain the invention Pigurenbeschreibung and the drawings, namely shows
Fig. 1 $in Fließdiagramm eines erfindungsgemäßen ' Kreisprozesses,Fig. 1 $ in a flow diagram of an inventive ' Cycle,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, die eine Stufe zum Zerlegen fester komplexer Fluoride aufweist, undFig. 2 is a schematic representation of a device according to the invention, which has a step for breaking down solid complex fluorides, and
. Fig. 3 eine andere Ausführüngsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, welche zwei Stufen zum Zerlegen komplexer Fluoride besitzt.. 3 shows another embodiment of a device according to the invention, which has two stages for breaking down complex fluorides.
Das Verfahren gemäß der Erfindung sieht vor, komplexe. Fluoridpartikel in einen turbulenten Gasstrom einzugeben. Die Partikel haben einen durchschnittlichen Durchmesser unter etwa 1 mm, um eine schnelle und vollständige Zerlegung bzw. Umsetzung der Partikel innerhalb kurzer Zeit zu ermöglichen und außerdem, damit die Partikel vom Gasstrom The method according to the invention provides complex. Introduce fluoride particles into a turbulent gas flow. The particles have an average diameter of less than about 1 mm in order to enable the particles to be quickly and completely broken down or converted within a short time, and also to allow the particles to be removed from the gas flow
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mitgenommen und nicht ausgeschieden werden. Die Partikel können durch jede "beliebige Technik auf die gewünschte Größe gebracht werden, beispielsweise durch Mahlen, Schleifen oder Pulverisieren, wobei beispielsweise eine Kugelmühle, eine Sohwingmühle oder eine Gaulin-Mühle verwendet wird. Das Zerkleinern der Partikel auf die gewünschte Größe bildet nicht Teil der Erfindung, sondern gilt als bekannter Stand der Technik.be taken and not eliminated. The particles can be brought to the desired size by any "technique, for example by grinding, Grinding or pulverizing, using, for example, a ball mill, a Sohwing mill or a Gaulin mill will. Crushing the particles to the desired level Size does not form part of the invention but is considered to be known state of the art.
Als Trägergas kann jedes Gas verwendet werden, das unter den Zerlegungs- oder Umsetzungsbedingungen nicht reagiert bzw. inert ist, beispielsweise Stickstoff, Argon, Helium und Krypton. Bei der Zerlegung oder Umsetzung von Natriumbifluorid ist ein. besonders wünschenswertes inertes Gas. das gasförmige Zerlegungsprodukt selbst, nämlich Wasserstoff fluorid. Dieses Gas wird deshalb besonders vorgezogen, weil keine Abscheidung notwendig ist, um brauchbare gasförmige Reaktionsprodukte zu gewinnen. Falls erwünscht, kann das Wasserstofffluorid aber auch mit einem anderen inerten Gas verdünnt bzw. vermischt werden.Any gas that does not react under the decomposition or conversion conditions can be used as the carrier gas or is inert, for example nitrogen, argon, helium and krypton. When breaking down or converting sodium bifluoride is a. particularly desirable inert gas. the gaseous decomposition product itself, namely hydrogen fluoride. This gas is therefore particularly preferred because no deposition is necessary in order to be usable to win gaseous reaction products. However, if desired, the hydrogen fluoride can also be mixed with another inert gas are diluted or mixed.
Bei der Zerlegung von Hatriumkieselfluorid kann Siliziumtetrafluorid als inertes Trägergas dienen.During the decomposition of sodium silicate fluoride, silicon tetrafluoride can be used serve as an inert carrier gas.
Die Zerlegungs- bzw. Umsetzungstemperatur hängt von den vorhandenen komplexen Fluoriden ab. Wie bereits obenThe decomposition or reaction temperature depends on the complex fluorides present. As above
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erwähnt, wird Natriumbifluorid bei Temperaturen von etwa 250 bis etwa 500° C zerlegt, während die Zerlegung oder Umsetzung von Natriumkieselfluorid bei Temperaturen von etwa 500 bis etwa 700° C stattfindet. Dabei ergeben sich folgende Reaktionen»mentioned, sodium bifluoride is used at temperatures of about 250 to about 500 ° C decomposed, while the decomposition or conversion of sodium silicate fluoride at temperatures of about 500 to about 700 ° C takes place. The following reactions result »
HF 1" + Hai1
& + HF 1 "+ shark 1
& +
Die Zerlegung bzw. Umsetzung geht wegen der Feinkörnigkeit des Fluoride sehr schnell vonsta.tten und kann in einigen Sekunden stattgefunden haben, obwohl das Material bei geringen Temperaturen einige Minuten lang der Zerlegungsbzw. Umsetzungstemperatur ausgesetzt werden muß. Due to the fine grain of the fluoride, the decomposition or conversion takes place very quickly and can in some cases Seconds have taken place, although the material was decomposed for a few minutes at low temperatures. Reaction temperature must be exposed.
Es ist wichtig für die Zerlegungsreaktion, daß das Trägergas in hochgradig turbulentem Zustand vorhanden ist. Die Turbulenz wird nach der Reynolds-Zahl gemessen, die nach folgender Gleichung definiert ist:It is important for the decomposition reaction that the carrier gas exists in a highly turbulent state. The turbulence is measured according to the Reynolds number, which is defined according to the following equation:
r, = d. v. Rohrdurchmesserr, = d. v. Pipe diameter
In der vorstehenden Gleichung ist Hg die Reynolds-Zahl, d die Dichte des Gases, ν die Geschwindigkeit des Gases und Λ*/ die Viskosität des Gases. Somit hängt die Reynolds-Zahl vom Durchmesser des vom Gasgemisch durchströmtenIn the above equation, Hg is the Reynolds number, d is the density of the gas, ν the velocity of the gas and Λ * / the viscosity of the gas. Thus the Reynolds number depends the diameter of the gas mixture flowing through it
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Rohres bzw. der entsprechenden Leitung, der Viskosität des Gases, der Gasgeschwindigkeit und der Gasdichte ab/ Diese Faktoren werden gemäß der Erfindung so eingestellt, daß sich eine Reynolds-Zahl im Bereich von etwa 1O4- bis etwa 106 ergibt.Tube or the corresponding line, the viscosity of the gas, the gas velocity and the gas density / These factors are set according to the invention so that a Reynolds number in the range from about 10 4 to about 10 6 results.
Das Bohr bzw. die leitung kann ^eden gewünschten Durchmesser besitzen· Es wurde jedoch festgestellt, daß das Eohr in den meisten Fällen einen Durchmesser von wenigstens 40 mm besitzen soll, um ein Zusetzen des Rohres mit Peststoffen bei vielen Verfahren zu verhindern. Die Neigung zum Zusetzen bzw. Verstopfen von Rohren oder Leitungen hängt von der Zerlegungstemperatur, den vorhandenen Feststoffen und der Gasgeschwindigkeit und -Viskosität ab. Wenn jedoch Natriumfluorid in einem Anteil von etwa 10 bis etwa 20 Gewichtsprozent der in den Gasstrom eingegebenen Partikel vorhanden ist, wird das Verhindern des Zusetzens oder Verstopfens der Rohre oder Leitungen unterstützt. Auch sind für diesen Zweck Siliziumpartikel und Rußpartikel in Mengen bis zu 5 Ji brauchbar. Der Grund hierfür ist nicht be*· kannt.The drill or pipe can have any desired diameter However, it has been found that in most cases the ear has a diameter of at least 40 mm to prevent clogging of the pipe with pesticides in many procedures. The tendency to clog or clogging of pipes or lines depends on the decomposition temperature, the solids and the gas velocity and viscosity. However, if sodium fluoride in a proportion of about 10 to about 20 percent by weight of the particles introduced into the gas stream is present, the prevention of clogging or clogging of the pipes or lines is assisted. Also are silicon particles and soot particles in quantities of up to 5 Ji can be used for this purpose. The reason for this is not knows.
Am Ende der Zerlegungsreaktion bestehen die im Gas vorhandenen Feststoffpartikel praktisch vollständig aus Natriumfluor id, während die Gase Wasserstofffluorid und/oder Siliziumtetrafluorid als gasförmige ZerlegungsprodukteAt the end of the decomposition reaction, those present in the gas exist Solid particles practically completely consist of sodium fluoride, while the gases are hydrogen fluoride and / or silicon tetrafluoride as gaseous decomposition products
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enthalten. Das feste Natfiumfluerid wird einfaoh in bekannter Weise aus den Gasen abgeschieden, beispielsweise durch Verwendung eines Zyklonseparators oder einer Gaszentrifuge. Das Natriumfluorid kann für die Herstellung zusätzlicher Kieselsäure oder zusätzlichen Wasserstofffluorides je nach Wunsch verwendet werden, wie Fig. 1 zeigt. Der Anteil von Natriumbifluorid oder Natriumkieselfluorid ist so gering, daß die Verunreinigung mit Sicherheit vernachlässigt werden kann, wenn Natriumflua?orid für jedes dieser beiden Verfahren verwendet wird. Die Verunreinigung ist im allgemeinen geringer als etwa 0,5 Gewichtsprozent.contain. The solid sodium fluoride is simply known Manner separated from the gases, for example by using a cyclone separator or a gas centrifuge. The sodium fluoride can be used for the production of additional silica or additional hydrogen fluoride can be used as desired, as shown in FIG. 1. The proportion of sodium bifluoride or sodium silicate fluoride is so small that the contamination can be safely neglected if sodium fluoride is used for each both of these procedures is used. The impurity is generally less than about 0.5 percent by weight.
Pig. 1 zeigt ein Fließbild, aus dem die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von Wasserstofffluorid oder Kieselsäure zu ersehen ist. Die Herstellung von Kieselsäure kann gemäß der USA-Patentschrift 2 819'151 erfolgen, während die Herstellung von Wasserstofffluorid gemäß der USA-Patentsadrift 3 087 787 erfolgt. Deshalb werden Einzelheiten dieser Verfahren hier nicht nochmals ausführlich beschrieben, weil dieselben in den genannten Patentschriften beschrieben sind. In jedem Falle ist das Produkt, das man durch Reaktion von Wasserstofffluorid und Siliziumtetrafluorid mit Natriumfluorid erhält, ein Gemisch aus Natriumbifluorid und Natriumkieselfluorid oder jeweils eine dieser Komponenten allein, was von den Umständen der Absorption abhängt. Dies geht deutlich ausPig. 1 shows a flow sheet from which the application of the invention Process for making hydrogen fluoride or silica can be seen. The production of silica can according to US Pat. No. 2,819,151 take place during the production of hydrogen fluoride is made in accordance with U.S. Patent Specification 3,087,787. That's why details of these processes are not described again in detail here because they are in the named Patents are described. In any case, the product obtained by reacting hydrogen fluoride and Silicon tetrafluoride with sodium fluoride is obtained, a mixture of sodium bifluoride and sodium silicate fluoride or each one of these components alone, depending on the circumstances of the absorption. This clearly goes out
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rid und Natriumkieselfluorid "bereitet keine Schwierigkeiten und kann "bei der geeigneten Zerlegungs- oder Umsetzungsrid and sodium silicic fluoride "poses no problems and can "with the appropriate decomposition or implementation
mit man temperatur durchgeführt werden, dar/h el Zerlegung von Natriumbifluorid; Wasserstofffluorid und Natriumfluorid und "bei der Zerlegung von Natriumkieselfluorid Natriumfluorid-und Siliziumtetrafluorid als Bndprodukte erhält. Ein Gemisch aus Natriumbifluorid und Natriumkieselfluorid wird am "besten in zwei Stufen "behandelt, wobei die Zerlegung oder Umsetzung von Natriumbifluorid in der ersten Stufe "bei einer Temperatur von 250 bis 500° C und die Zerlegung oder Umsetzung des Natriumkieselfluörids in der zweiten Stufe bei einer Temperatur von 550 bis 750° C stattfindet. Das Natriumfluorid wird dann in den Prozeß für die Absorption von Wasserstqfffluorid und Siliziumtetrafluorid zurückgeführt. Das Siliziumtetrafluorid wird zu einem früheren Zeitpunkt zurückgeführt,und das Wasserstofffluorid wird je nach Wunsch zurückgeführt oder anderweitig verwendet. Bei beiden Verfahren wird Kieselsäure als brauchbares Nebenprodukt gewonnen.to be carried out with one temperature, dar / h el decomposition of sodium bifluoride ; Hydrogen fluoride and sodium fluoride and "in the decomposition of sodium silicate fluoride obtained sodium fluoride and silicon tetrafluoride as bond products. A mixture of sodium bifluoride and sodium silicate fluoride is best treated in two stages", with the decomposition or conversion of sodium bifluoride in the first stage "at a temperature of 250 to 500 ° C and the decomposition or conversion of the sodium silicate in the second stage takes place at a temperature of 550 to 750 ° C. The sodium fluoride is then returned to the process for the absorption of hydrogen fluoride and silicon tetrafluoride. The silicon tetrafluoride is recycled earlier and the hydrogen fluoride is recycled or otherwise used as desired. In both processes, silica is recovered as a useful by-product.
Die Torrichtung aus Pig. 2 ist insbesondere zum Zerlegen von Natriumbifluorid bestimmt und besitzt einen heizbaren Reaktor 1 für die Zerlegung oder Umsetzung von MaterialienThe gate direction from Pig. 2 is especially for disassembly determined by sodium bifluoride and has a heatable reactor 1 for the decomposition or conversion of materials
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die durch eine leitung 2 zugeführt werden. Diese Leitung ist in Form einer mehrfach gewundenen Schlange durch den Reaktor 1 geführt. Außerdem ist der Reaktor 1 mit einer Heizvorrichtung 3 versehen, welche den Reaktor auf die gewünschte Reaktionstemperatur erhitzt. Im Anschluß an den Reaktor 1 ist ein Zyklon 5 angeordnet, mit dem festes Natriumfluorid abgeschieden wird, das durch die leitung 2 aus dem Reaktor in den Zyklon gelangt.which are fed through a line 2. This line is guided through the reactor 1 in the form of a multiple coiled snake. In addition, the reactor 1 is with a Heating device 3 is provided, which heats the reactor to the desired reaction temperature. Following the Reactor 1 is arranged a cyclone 5, with the solid sodium fluoride is deposited, which passes through line 2 from the reactor into the cyclone.
Mit Hilfe eines eine hohe Leistung abgebenden Gebläses 6, das in einer Leitung 7 angeordnet ist, wird ein Gas durch das Leitungssystem in Richtung der Pfeile hindurchgedrückt, wobei das Gebläse 6 in der Lage ist, das Gas mit einer Turbulenz von 10 bis 10 (Reynolds-Zahl) durch die Leitung 2 zu drücken. Das aus dem Gebläse 6 durch eine Druckleitung 9 herausgeführte Gas wird in einem Yorheizer 8 vorgewärmt.With the help of a high-performance blower 6, which is arranged in a line 7, a gas is through the line system pushed through in the direction of the arrows, wherein the fan 6 is able to the gas with a Turbulence of 10 to 10 (Reynolds number) through the pipe 2 to press. The gas led out of the blower 6 through a pressure line 9 is heated in a pre-heater 8 preheated.
In das Leitungssystem wird durch eine Zufuhrleitung 10 beispielsweise Itfatriumbifluorid eingegeben, während über eine weitere Zufuhrleitung 11 das im Leitungssystem umgewälzte Gas zugegeben oder ergänzt wird. Dieses Gas ist beispielsweiseein inertes Gas oder Luft. Die Zufuhrleitung 10 ist an die Leitung 2 zwischen dem Yorheizer 8 und dem Reaktor angeschlossen, so daß das durch diese Zufuhrleitung in dasIn the line system is through a supply line 10, for example Itfodium bifluoride entered while via a further supply line 11, the gas circulated in the line system is added or supplemented. This gas is, for example, a inert gas or air. The feed line 10 is connected to the line 2 between the Yorheater 8 and the reactor connected so that the through this supply line in the
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System eingegebene Material sofort durch den Reaktor 1 und die dort befindlichen Schlangen der Leitung?' 2 und schließlich in den Zyklon 5 geführt wird.System entered material immediately through reactor 1 and the line queues there? ' 2 and finally into the cyclone 5.
Der Zyklon 5 ist an seinem Boden mit einem Auelaß 15 versehen, durch den festes Natriumfluorid entfernt werden kann. Vom oberen Ende des Zyklons 5 läuft die Leitung 7 als Saugleitung zum Gebläse 6, während die Druckleitung 9 die Verbindung zwischen dem Gebläse und dem Vorheizer 8 herstellt.The bottom of the cyclone 5 is provided with an outlet 15 through which solid sodium fluoride can be removed. From the upper end of the cyclone 5, the line 7 runs as a suction line to the fan 6, while the pressure line 9 establishes the connection between the fan and the preheater 8.
Die dargestellte Vorrichtung ist so ausgelegt, daß im Beatoff The device shown is designed so that in the beatoff
trieb in ihr eine Wassem"luorid-Atmosphäre zirkuliert, wobei bei der Zerlegung von Natriumbifluorid entstandenes Wasserstofffluorid verwendet wird. Die Vorrichtung, kann jedoch auch mit einer zirkulierenden Siliziumtetrafluorid-Atmosphäre arbeiten, die durch Zerlegung von Natriumkieself luorid gewonnen wird. Außerdem ist eine Ablaßleitung 12 an die Leitung 7 angeschlossen, durch welche, je nach Wunsch, von Zeit zu Zeit oder kontinuierlich Wasserstofffluorid abgelassen werden kann, damit der gewünschte Gasdruck in der Vorrichtung aufrecht erhalten wird.drove in it a water "luoride atmosphere circulating, whereby created by the decomposition of sodium bifluoride Hydrogen fluoride is used. The device can but also with a circulating silicon tetrafluoride atmosphere work, which is obtained by breaking down sodium silicate. There is also a drain line 12 connected to the line 7, through which, as desired, from time to time or continuously hydrogen fluoride can be vented so that the desired gas pressure is maintained in the device.
Im Betrieb wird körniges Έ at riumb if luorid oder Natriumkieself luorid, dessen durchschnittlicher Partikeldurchmesser auf weniger als 1 mm reduziert wurde, durch dieIn operation, granular Έ atriumb if luoride or sodium silicate, the average particle diameter of which has been reduced to less than 1 mm, by the
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Zufuhrleitung 10 in die Leitung 2 eingegeben, wo dieses Material vom dort umgewälzten Gas, im vorliegenden. Falle Wasserstofffluorid oder Siliziumtetrafluorid, welches vom Vorheizer 8 kommt, aufgenommen und durch den Reaktor 1 hindurchgefühlt wird.Feed line 10 entered into line 2, where this Material from the gas circulated there, in the present case. Case of hydrogen fluoride or silicon tetrafluoride, which from Preheater 8 comes, is taken up and felt through the reactor 1.
Bei der Zerlegung von Natriumbifluorid wird der Reaktor 1 auf eine Temperatur von 25P bis 350° C aufgeheizt. Die Turbulenz und die Geschwindigkeit des durch die Leitung 2 hindurchgeführten Gases sind so gewählt, daß, wenn die einzelnen Natriumbifluoridpartikel das Ende des Reaktors erreichen, dieselben praktisch vollständig in Natriumfluorid und Wasserstofffluorid zerlegt bzw. umgesetzt worden sind. Das Natriumfluorid wird im Zyklon 5 abgeschied'en und kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit durch den . Auslaß 15 abgeführt. Das Wasserstofffluorid wird hingegen durch das Gebläse 6 wieder in den Kreislauf eingeführt und im Vorheizer 8 auf eine wenigstens etwa gleich hohe oder sogar höhere Temperatur als die angewendete Zerlegungs- oder Umsetzungstemperatur erhitzt, um sicherzustellen, daß das Natriumbifluorid auf dem gesamten Weg durch den Reaktor die Zerlegungstemperatur besitzt, welche sie von dem im Vorheizer aufgeheizten heißen Wasserstofffluorid erhält.When decomposing sodium bifluoride, reactor 1 heated to a temperature of 25P to 350 ° C. The turbulence and the speed of the pipe 2 passed gas are chosen so that when the individual sodium bifluoride particles the end of the reactor achieve, the same have been practically completely decomposed or converted into sodium fluoride and hydrogen fluoride are. The sodium fluoride is deposited in the cyclone 5 and continuously or from time to time through the. Outlet 15 discharged. The hydrogen fluoride, on the other hand, is reintroduced into the circuit by the fan 6 and in the preheater 8 to a temperature that is at least about the same or even higher than the decomposition or heated reaction temperature to ensure that the sodium bifluoride all the way the reactor has the same decomposition temperature as the hot hydrogen fluoride heated in the preheater receives.
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Die Vorrichtung kann ebenso--gut zum Zerlegen oder Umsetzen von latriumkieselfluorid verwendet werden. In diesem Falle ist die zirkulierende Atmosphäre vorzugsweise Siliziumtetrafluorid, das möglicherweise mit Luft vermischt ist, weil Siliziumtetrafluorid das gasförmige Zerlegungsprpdukt ist. Natriumfluorid wird vorher im Zyklon 5 abgeschieden. Der einzige Unterschied im Betrieb besteht darin, daß die Zerlegungsoder Umsetzungstemperatur etwas höher ist und im Bereich von etwa 550 bis etwa 700° C liegt. In diesem falle ist es wünschenswert, die Temperatur unter 750° 0 zu halten, um die Bildung einer eutektischen Schmelze von Uatriumkiesel silikat und Hatriumfluorid, die bei der Zerlegung entstehen, zu verhindern. Wenn sich die Partikel erweichen, beginnen sie, an den Wänden der Leitung 2 festzuhängen, wodurch die Leitung verstopft werden kann. Außerdem wird die Zerlegungszeit verlängert, weil die sehr kleinen Partikel durch Agglomeration vergrößert werden können.-The device can also be used for dismantling or repositioning of latrium silica fluoride can be used. In this case the circulating atmosphere is preferably silicon tetrafluoride, which is possibly mixed with air because silicon tetrafluoride is the gaseous decomposition product. Sodium fluoride is deposited in the cyclone 5 beforehand. Of the The only difference in operation is that the cutting or Reaction temperature is slightly higher and is in the range of about 550 to about 700 ° C. In this case it is desirable to keep the temperature below 750 ° 0 to prevent the formation of a eutectic melt of urodium silica silicate and sodium fluoride, which are formed during decomposition, to prevent. When the particles soften, they begin to stick to the walls of the conduit 2, causing the Line can become clogged. In addition, the breakdown time is extended because the very small particles agglomerate can be enlarged.
Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung zur zweistufigen Zerlegungs- oder Umsetzungsreaktion ist dafür bestimmt, ein Gemisch aus Natriumbifluorid und Natriumkieselfluorid oder einem dieser Stoffe allein zu verarbeiten. Die Vorrichtung besitzt zwei Reaktoren 30 und 31, zwei Zyklone 32 und 33, zwei Gebläse 34 und 35 und einen Gasvorheizer 36. Da die Vorrichtung zwei Heiz- oder Zerlegungsstufen besitzt, ist es möglich, unabhängig voneinander in derThe device shown in Fig. 3 for two-stage dismantling or reaction reaction is intended to be a mixture of sodium bifluoride and sodium silicate fluoride or to process one of these substances alone. The device has two reactors 30 and 31, two cyclones 32 and 33, two fans 34 and 35 and a gas preheater 36. Since the device has two heating or decomposition stages, is it possible to work independently in the
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ersten Stufe Natriumbifluorid und in *der zweiten Stufe Hatriumkieselfluorid zu zerlegen oder aber jedes dieser Materialien allein, jedoch mit wiederholter Erhitzung auf die Zerlegungstemperatur zu zerlegen bzw. umzusetzen, um eine vollständige Zerlegung oder Umsetzung sicherzustellen.first stage sodium bifluoride and in * the second stage To decompose sodium silicate fluoride or each of these materials alone, but with repeated heating to disassemble or implement the decomposition temperature in order to ensure complete disassembly or implementation.
Zum Zuführen von iTatriumbifluorid oder Natriumkieselfluorid oder eines Gemisches aus diesen Stoffen ist ein Schnekkenzugeber 40 vorgesehen, der die Materialien direkt in eine zum ersten Reaktor 30 führende Leitung 41 eingibt. Die ^eitung 41 geht von einem Luftzugabebehälter 42 aus, der geschlossen werden kann, wenn Natriumbifluorid allein oder in einem Gemisch verarbeitet und ein inertes Gas durch eine Leitung 28 zugeführt wird.For supplying sodium bifluoride or sodium silicate fluoride or a mixture of these substances, a worm gear encoder 40 is provided, which feeds the materials directly into a line 41 leading to the first reactor 30 enters. The line 41 starts from an air supply container 42, which can be closed when sodium bifluoride is processed alone or in a mixture and an inert gas is fed through a line 28.
Die aus dem Reaktor 30 austretenden Partikel werden von den Gasen im Zyklon 32 getrennt und über eine vom unteren Ende des Zyklons 32 ausgehende Auslaßleitung 43 abgeführt. Die Gase werden vom oberen Ende des Zyklons durch eine Leitung 44 abgezogen und mittels des Gebläses 34 durch eine Leitung 45 in den Gasvorheizer 36 zurückgeführt, von dem sie durch eine Leitung 29 zum unteren Ende des Reaktors 30 zurückgeleitet werden.The particles emerging from the reactor 30 are separated from the gases in the cyclone 32 and via one from the lower one At the end of the cyclone 32 outgoing outlet line 43 is discharged. The gases are from the top of the cyclone through a Line 44 withdrawn and returned by means of the fan 34 through a line 45 in the gas preheater 36, from which they are returned through a line 29 to the lower end of the reactor 30.
Vor dem Wiedereintritt in den Reaktor 30 werden diese Gase wieder mit neuem Feststoffmaterial beladen.- An dieBefore re-entering the reactor 30, these gases are reloaded with new solid material
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Leitung 45 ist außerdem eine AuBlaßleitung 49 angeschlossen, durch welche Wasserstofffluorid oder andere Gase aus der Leitung 45 abgeführt werden können.Line 45 is also connected to an outlet line 49, through which hydrogen fluoride or other gases can be removed from the line 45.
Ein weiterer Sehneckenzugeber 50 nimmt die aus dem Zyklon 32 abgeführten Peststoffe auf und gibt dieselben in eine zweite Leitung 52 ein, die in den zweiten Reaktor 31 führt. Diese Leitung besitzt einen Lufteinlaß53» der geschlossen werden kann, wenn Natriumbifluorid vorhanden ist.Another tendon feeder 50 takes it out of the cyclone 32 discharged pesticides and enters the same into a second line 52, which leads into the second reactor 31. This line has an air inlet 53 which is closed when sodium bifluoride is present.
Aus dem Reaktor 31 gelangen die jetzt praktisch vollständig aus Natriumfluorid bestehenden Partikel in den zweiten Zyklon 33 und werden von Zeit zu Zeit vom unteren Ende dieses Zyklons durch eine Leitung 36' abgeführt. Sie können - wie in Pig. 1 gezeigt - wieder in den Verfahrenskreislauf eingeführt, werden. From the reactor 31, the particles, which are now practically completely composed of sodium fluoride, pass into the second cyclone 33 and from time to time move from the lower end this cyclone discharged through a line 36 '. You can - like in Pig. 1 - reintroduced into the process cycle.
Die in den Zyklon 33 gelangenden Gase werden vom oberen Ende des Zyklons durch eine Leitung 37 abgezogen und können über das Gebläse 35 und eine Leitung 39 in die Leitung 44 zurückgeführt werden, die vom oberen Ende des ersten Zyklons 32 zum Gebläse 34 führt. Mit einem Ventil 47 kann man die Leitung 39 schließen, so daß die vom zweiten Zyklon 33 ausgehenden Gase durch eine RÜckführleitung 39' in den zweiten Reaktor 31 zurückgeführt werden. Die Rückführleitung 39* führt durch einen nicht dargestellten zweiten Vorheizer zur Leitung 52. . - 20 -The gases entering the cyclone 33 are from the upper The end of the cyclone is withdrawn through a line 37 and can be fed into the line via the fan 35 and a line 39 44 leading from the top of the first cyclone 32 to the fan 34. With a valve 47 you can close the line 39 so that the gases emanating from the second cyclone 33 through a return line 39 'are returned to the second reactor 31. The return line 39 * leads through a not shown second preheater to line 52.. - 20 -
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Überschüssiges Gas kann über eine Auslaßleitung 48 abgezogen werden. Hier ist es möglich, Wasserstofflluorid aus dem ersten Zyklon und getrennt davon Siliziumtetrafluorid aus dem zweiten Zyklon abzuziehen, falls der erste Reaktor mit einer Temperatur betrieben wird, die lediglich ausreicht, Natriumbifluorid zu zerlegen, während der zweite Reaktor mit einer Temperatur betrieben wird, bei der lüFatriumkieselfluorid zerlegt wird. Diese Gase können dann auch getrennt voneinander in den jeweiligen Reaktor zurückgeführt und getrennt voneinander in verschiedene Teile der ' Reaktionsvorrichtung eingegeben werden, wie Fig. 1 zeigt.Excess gas can be drawn off via an outlet line 48. Here it is possible to make hydrogen fluoride the first cyclone and, separately therefrom, withdraw silicon tetrafluoride from the second cyclone, if the first reactor is operated at a temperature that is only sufficient to decompose sodium bifluoride, while the second The reactor is operated at a temperature at which the air is sodium silicofluoride is dismantled. These gases can then also be returned to the respective reactor separately from one another and inputted separately from each other into different parts of the reaction device, as shown in FIG. 1.
Der Betrieb dieser Vorrichtung wird zunächst an Hand der Verarbeitung eines Gemisches aus Fatriumbifluorid und Natriumkieselfluorid erläutert. DiesesG-emisch, dessen Partikeldurchmesser auf unter etwa 1 mm verringert wurde, wird durch den Schneckenzugeber 40 in die Leitung 41 eingegeben, wo es von Gasen aufgenommen wird, im vorliegenden Falle von Wasserstofffluorid, weleheevon dem Vorheizer 36 über die Leitung 39 mit einer. Temperatur von etwa 250° C kommt. Das Material wird von diesem Gas in den ersten Reaktor 30 eingeleitet, der auf eine Temperatur von etwa 250 bis etwa 500° 0, vorzugsweise etwa 350 ö erwärmt ist. Beim Durchgang durch den Reaktor wird lediglich das liatriumbifluorid zerlegt bzw. umgesetzt, wobei Wasserstofffluorid und Natriumfluorid entstehen, die natürlich noch nit itfatriumkieselfluorid vermischt sind. Die feststoffe, nänilichThe operation of this device is initially based on the processing of a mixture of sodium bifluoride and sodium silicate fluoride explained. This G-emic, the particle diameter of which has been reduced to below about 1 mm, becomes entered through the worm feeder 40 into the line 41, where it is absorbed by gases, in the present case hydrogen fluoride, weleheev from the preheater 36 over the line 39 with a. Temperature of about 250 ° C comes. The material is introduced by this gas into the first reactor 30, which is at a temperature of about 250 to about 500 ° 0, preferably about 350 ö is heated. At the Only the lithium bifluoride is allowed to pass through the reactor decomposed or converted, whereby hydrogen fluoride and sodium fluoride are formed, which of course still do not contain sodium silicate fluoride are mixed. The solids, nänilich
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Natriumfluorid und Natriumkieselfluorid, werden vom unteren Ende des Zyklons 32 abgelassen, während das Wasserst of ff luor id durch die Leitung 44 und das Gebläse 34 zum Vorheizer 36 und von dort über die leitung 29 zur leitung 41 zurückgeleitet wird, wo es mit.einem frischen Gemisch aus Natriumbifluorid und Natriumkieselfluorid beladen wird. Überschüssiges Wasserstofffluorid wird durch die Auslaß- " leitung 49 abgezogen.Sodium Fluoride and Sodium Silica Fluoride, are from the bottom Drained the end of the cyclone 32 while the water st of ff luor id through line 44 and fan 34 to Preheater 36 and from there via line 29 to the line 41 is returned, where it is mixed with a fresh mixture is loaded from sodium bifluoride and sodium silicate fluoride. Excess hydrogen fluoride is discharged through the outlet " line 49 withdrawn.
Das aus dem Zyklon 32 kommende Gemisch aus Fatriumfluorid und Natriumkieselfluorid wird durch den Schneckenzugeber 50 in die Leitung 52 eingegeben, welche zum zweiten Reaktor 31 führt. In dieser Leitung befindet sich ein zweiter Gasstrom, im vorliegenden lalle ein Strom aus Siliziumtetrafluorid, der aus der Rückführleitung 39' kommt und mit Luft am Lufteinlaß 53 vermischt wur.de. Der zweite Gasstrom wird durch eine Venturidüse 54 hindurchgeführt, wodurch eine bessere Mitnahme des aus dem Schneckenzugeber 50 eingegebenen Salzgemisches gewährleistet ist.The mixture of sodium fluoride coming from the cyclone 32 and sodium silicate fluoride is fed through the screw feeder 50 entered into the line 52, which leads to the second reactor 31. In this line there is a second gas flow, in the present case there is a stream of silicon tetrafluoride coming from the return line 39 'and with air at the air inlet 53 mixed wur.de. The second gas stream is passed through a Venturi nozzle 54, whereby a better The salt mixture entered from the worm conveyor 50 is taken along is guaranteed.
Der Reaktor 31 ist.auf eine Temperatur von etwa 550 bis etwa 750 C und vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa bis 750 C erhitzt. Beim Durchgang durch diesen Reaktor wird das Natriumkieselfluorid zerlegt bzw. umgesetzt, wobei Natriumfluorid und Siliziumtetrafluorid entstehen. Das Natriumfluorid und der gesamte Rest an Natriumkieselfluorid,The reactor 31 is at a temperature of about 550 to about 750 C and preferably to a temperature of about heated to 750 C. When passing through this reactor the sodium silicate fluoride is decomposed or converted, whereby Sodium fluoride and silicon tetrafluoride are formed. The sodium fluoride and all the rest of sodium silicate fluoride,
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der unter diesen Reaktionsbedingungen 'gewöhnlich geringer als 0,5 °/o ist, werden am unteren Ende des Zyklons 33 abgenommen und können, wie in Mg. 1 gezeigt, in den Kreislauf zurückgeführt werden. Das Siliziumtetrafluorid wird durch die Leitung 37, das Gebläse 35 und die Leitung 39 abgeführt. Wenn das Ventil 47 geschlossen ist, wird das Siliziumtetrafluorid entweder über die Rückfuhrleitung 39' in den Verf&hrenskreislauf zurückgeführt oder durch die Auslaßleitung 48 abgezogen. Die Verwendung des Siliziumtetrafluorides kann, wie in Mg. 1 gezeigt, erfolgen.the under these reaction conditions, 'usually less than 0.5 ° / o, are removed at the lower end of the cyclone 33 and, as shown in Mg. 1, be returned to the circulation. The silicon tetrafluoride is discharged through line 37, fan 35 and line 39. When the valve 47 is closed, the silicon tetrafluoride is either returned to the process circuit via the return line 39 'or is drawn off through the outlet line 48. The silicon tetrafluoride can be used as shown in Mg. 1.
Wenn die Vorrichtung aus Fi-/. 3 nur zum Zerlegen von Hatriumkieselfluorid "verwendet wird, werden beide Reaktoren auf einer !Temperatur von 550 bis 750° C,vorzugsweise von 650 bis 700 G gehalten, wobei das aus dem zweiten Reaktor austretende Siliziumtetrafluorid, welches das einzige gasförmige Nebenprodukt ist, mit dem aus dem ersten Reaktor austretenden Siliziumtetrafluorid vermischt und in den Verfahrenskreislauf zurückgeführt werden kann. Durch die Leitung 53 wird Luft zugegeben, und es wird kontinuierlich ein Gemisch aus Siliziumtetrafluorid und Luft aus dem zweiten Reaktor in den ersten Reaktor geführt. Kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit wird Siliziumtetrafluorid über die Auslaßleitung 49 abgezogen, um dasselbe, wie in Mg. 1 gezeigt, in den Verfahrenskreislauf zurückzuführen.When the device from Fi /. 3 only for disassembling sodium silicate fluoride "is used, both reactors are at a temperature of 550 to 750 ° C, preferably from 650 to 700 G held, with the silicon tetrafluoride emerging from the second reactor, which is the only gaseous By-product is mixed with the silicon tetrafluoride emerging from the first reactor and fed into the process cycle can be traced back. Air is added through line 53 and it becomes a continuously Mixture of silicon tetrafluoride and air passed from the second reactor into the first reactor. Continuous or from time to time silicon tetrafluoride is withdrawn via the outlet line 49 to the same as shown in Mg. 1, returned to the procedural cycle.
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Die nachfolgenden Beispiel-e sind typisch für bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung.The following examples are typical of preferred
Embodiments of the invention.
Die Vorrichtung aus Fig. 2 wurde zum Zerlegen oder Umsetzen
von Natriumkieselfluorid verwendet, das beim Herstellen von
Siliziumdioxyd gemäß USA-Patentschrift 2 819 151 entstand. Das" Mitnehmergas war Luft, und die Konzentration des mit
der Luft zurückgeführten Siliziumtetrafluorides betrug 7 f°»
Es wurde Luft in die Vorrichtung durch die Zufuhrleitung 1.1 mit einer Temperatur von 40° C eingeführt, und der Gasdruck
wurde auf 0,03 kg/cm gehalten. Die Menge der durchströmenden
Luft betrug 6 m /Min,, und das Hatriumkieselfluorid besaß
einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,5 mm. Die Zerlegungstemperatur im Reaktor betrug 670 C.The apparatus of FIG. 2 was used to decompose or convert sodium silicate fluoride that was formed in the manufacture of silicon dioxide according to U.S. Patent 2,819,151. The "entrainment gas" was air, and the concentration of the with
the air recirculated silicon tetra fluoride was 7 ° f "There was introduced air into the device through the supply line 1.1 with a temperature of 40 ° C, and the gas pressure was kept to 0.03 kg / cm. The amount of air flowing through was 6 m / min, and the sodium silica fluoride had an average particle diameter of 0.5 mm. The decomposition temperature in the reactor was 670 C.
Unter diesen Bedingungen wurden 95 f» des Natriumkies elf luorids
in liatriumfluoril und Siliziumtetrafluorid zerlegt.
Das gesamte Siliziumtetrafluorid wurde über die Ablaßleitung 12 abgezogen, um in die Vorrichtung, wie in Pig. 1
angedeutet, zurückgeführt zu werden.Under these conditions the sodium gravel were eleven luorids decomposed into liatriumfluoril and silicon tetrafluoride 95 f ".
All of the silicon tetrafluoride was withdrawn via drain line 12 to be returned to the apparatus as in Pig. 1
indicated to be returned.
Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei die Vorrichtung zum Zerlegen von liatriumkieselfluorid verwendet wurde, das bei der Herstellung von Wasserstofffluorid gemäß USA-PatentschriftExample 1 was repeated, using the device for disassembly of liatrium silica fluoride, which was used in the Manufacture of hydrogen fluoride according to the USA patent
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3 087 787 erzeugt wurde. In diesem Falle wurde das aus dem Zyklon austretende Siliziumtetrafluorid als Trägergas zurückgeführt, und es wurde keine Luft zugegeben. Mit anderen Worten ausgedrückt, wurde die Reaktion in einer Siliziumtetrafluorid-AtmoSphäre durchgeführt. Siliziumtetrafluorid wurde kontinuierlich in die Vorrichtung zurückgeführt, wie Pig. 1 zeigt, um einen Druck von etwa 0,01 kg/cm aufrecht zu erhalten. Das Siliziumtetrafluorid wurde auf eine !Temperatur von 660° C erhitzt, bevor es mit Hatriumkieselfluorid vermischt wurde. Die Zerlegungs- oder Umsetzungstemperatur im Reaktor betrug etwa 670° C. Die Ausbeute an Natriumfluorid betrug 95 $>· 3,087,787 was generated. In this case, the silicon tetrafluoride emerging from the cyclone was returned as a carrier gas and no air was added. In other words, the reaction was carried out in a silicon tetrafluoride atmosphere. Silicon tetrafluoride was continuously fed back into the device, like Pig. 1 shows to maintain a pressure of about 0.01 kg / cm. The silicon tetrafluoride was heated to a temperature of 660 ° C. before it was mixed with sodium silicate fluoride. The decomposition or reaction temperature in the reactor was about 670 ° C. The yield of sodium fluoride was $ 95 > ·
Es wurde die Vorrichtung aus Fig. 3 zum zweistufigen Zerlegen von Uatriumkieselfluorid verwendet. In der ersten Stufe wurde luft mit einem Gehalt von 2 fo Siliziumtetrafluorid als Trägergas in die Vorrichtung über die Leitung 47 mit einer Temperatur von 640° C eingegeben, wobei derThe device from FIG. 3 was used for the two-stage decomposition of sodium silicate fluoride. In the first stage, air with a content of 2 fo silicon tetrafluoride was entered as a carrier gas into the device via line 47 at a temperature of 640 ° C., the
Gasdruck 0,03 kg/cm betrug. Die Luft strömte in einer Menge von 6 m /Min. in die Vorrichtung, und das in die Luft eingegebene Natriumkieselfluorid besaß einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,5 mm. In der ersten Stufe wurde eine Erhitzung auf 660 C vorgenommen. Das aus dem Reaktor austretende Gas besaß eine Siliziumtetrafluorid-Gas pressure was 0.03 kg / cm. The air flowed in a crowd from 6 m / min. into the device, and the sodium silicate fluoride put into the air had an average Particle diameter of 0.5 mm. In the first stage, heating to 660 ° C. was carried out. That from the The gas exiting the reactor had a silicon tetrafluoride
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konzentration von 7 aA, und es wurden 85 $> des Natriumkieselfluorids in üatriumfluorid und Siliziumtetrafluorid zerlegt. concentration of 7 a A, and 85 $> of the sodium silicofluoride were broken down into sodium fluoride and silicon tetrafluoride.
In der zweiten Eeaktionsstufe herrschte bei gleicher Strömungsmenge derselbe Druck, jedoch wurde die Zerlegungstemperatur um 10° 0 auf 670° G erhöht. Durch den lufteinlaß wurde luft kontinuierlich in die Vorrichtung eingeleitet, wodurch die Siliziumtetrafluoridkonzentration des austretenden Gases auf 2 °/o gehalten wurde. Somit wurden im Zyklon 99,5 $ Uatriumfluorid und 0,5 0A Jlatriumkieselfluorid abgeschieden. - ' ' In the second reaction stage, the same pressure prevailed with the same flow rate, but the decomposition temperature was increased by 10 ° to 670 ° G. Through the air inlet was air continuously fed into the apparatus, held thereby, the silicon tetrafluoride concentration of the exit gas at 2 ° / o. Thus, in the cyclone 99.5 $ Uatriumfluorid and 0.5 0 A Jlatriumkieselfluorid were deposited. - ''
Die "Vorrichtung aus Fig. 2 wurde zum Zerlegen von ifatriumbifluorid verwendet. Als Trägergas wurde Wasserstofffluorid mit einem Druck von 0,05 kg/cm verwendet, das in einer Menge von 6 m /Min. durch die Vorrichtung strömte. Das Wasserstofffluorid wurde im Vorheizer auf eine Temperatur von 350 C erhitzt und dann mit dem üTatriumbifluorid vermischt, dessen durchschnittliche Partikelgröße 0,5 mm betrug. Das !"atriumbifluorid wurde dann vom Gasstrom in den geheizten Reaktor geführt, der auf einer Temperatur von 400° C gehalten wurde. Die im ans chi ie 15 end en Zyklon abgeschiedenen !Feststoffe bestanden zu 99,9 i» aus Jlatriumfluorid und zu 0,1 fo aus Natriumbifluorid.The device from FIG. 2 was used to decompose sodium bifluoride. The carrier gas used was hydrogen fluoride at a pressure of 0.05 kg / cm, which flowed through the device at a rate of 6 m / min heated to a temperature of 350 C and then mixed with the sodium bifluoride, the average particle size of which was 0.5 mm. The atrium bifluoride was then led by the gas stream into the heated reactor, which was kept at a temperature of 400 ° C. The in ans chi ie 15 end en cyclone secluded! Solids were 99.9 i "from Jlatriumfluorid and 0.1 fo of sodium bifluoride.
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